Python 基礎(chǔ)入門前五篇：

• Python 基礎(chǔ)入門–簡介和環(huán)境配置
• Python基礎(chǔ)入門_2基礎(chǔ)語法和變量類型
• Python基礎(chǔ)入門_3條件語句和迭代循環(huán)
• Python基礎(chǔ)入門_4函數(shù)
• Python基礎(chǔ)入門_5面向?qū)ο蠡A(chǔ)

這次將介紹有關(guān)文件和異常的處理，包括讀寫文本文件、二進(jìn)制文件、JSON 文件，異常處理，以及 pathlib 模塊的介紹。

本文的目錄如下：

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1. 文件

簡介

Python 中讀取、寫入文件，都可以通過方法 open() 實(shí)現(xiàn)，該方法用于打開一個文件，然后返回文件對象，如果文件不存在或者無法打開，會報(bào)錯 OSError。

open 方法的語法如下：

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

幾個參數(shù)說明:

• file：必需，文件路徑，相對或者絕對路徑皆可；
• mode：可選，文件打開的模式
• buffering：設(shè)置緩沖
• encoding：一般采用 utf8
• errors：報(bào)錯級別
• newline：區(qū)分換行符
• closefd：傳入的 file 參數(shù)類型

常用的文件打開模式如下：

操作模式具體含義

r	讀取(默認(rèn)文件打開模式)
w	寫入（會截?cái)嗲懊娴膬?nèi)容)
x	寫入，如果文件已經(jīng)存在會產(chǎn)生異常
a	追加，將內(nèi)容寫入到已有文件末尾
b	二進(jìn)制模式
t	文本模式(默認(rèn))
+	更新(既可以讀又可以寫)

其中 r 、 w 、a 是三選一，表明讀取或者寫入，然后可以添加其他幾種模型，即還存在：

• rb , r+, rb+
• wb, w+, wb+
• ab, a+, ab+

對于 open 方法返回的 file 文件對象，它常用函數(shù)有：

• close()：關(guān)閉文件
• flush()：將內(nèi)部緩沖區(qū)數(shù)據(jù)立刻寫入文件
• read([size])：從文件讀取指定的字節(jié)數(shù)，如果沒有或者是負(fù)數(shù)值，則讀取所有
• readline()：讀取整行，包含換行符 \n 字符
• readlines([sizeint])：讀取所有行并返回列表，若給定 sizeint>0，返回總和大約為 sizeint字節(jié)的行, 實(shí)際讀取值可能比 sizeint 較大, 因?yàn)樾枰畛渚彌_區(qū)。
• write(str)：將字符串寫入文件，返回的是寫入字符的長度
• writelines(sequence)：向文件寫入一個序列字符串列表，如果需要換行，需要自己添加每行的換行符
• seek(offset[, whence])：設(shè)置文件當(dāng)前位置
• tell()：返回文件當(dāng)前位置。
• truncate([size]：從文件的首行首字符開始截?cái)?#xff0c;截?cái)辔募?size 個字符，無 size 表示從當(dāng)前位置截?cái)?#xff1b;截?cái)嘀蠛竺娴乃凶址粍h除，其中 Windows 系統(tǒng)下的換行代表 2個字符大小。

讀取文本文件

讀取文本文件，必須傳入文件路徑，然后打開模式指定為 r ，接著就就是通過 encoding 參數(shù)指定編碼，當(dāng)然不設(shè)置這個編碼參數(shù)，它默認(rèn)值是 None ，讀取文件將采用操作系統(tǒng)默認(rèn)的編碼，通常如果文件內(nèi)容不帶有中文，這種方法是沒問題的，如果帶有中文內(nèi)容，則必須指定 encoding='utf8' 才能正常打開文件。

以下是一個使用例子：

# 方法1 f = open('test.txt', 'r') print(f.read()) f.close()

輸出結(jié)果：

life is short, I use Python. Machine Learning Computer Vision

這是第一種使用方法，這種方法的問題就是如果忘記調(diào)用 close 方法關(guān)閉文件，會出現(xiàn)錯誤，因此推薦使用上下文語法，通過 with 關(guān)鍵字指定文件對象的上下文環(huán)境并在離開上下文環(huán)境時自動釋放文件資源，此外，讀取文件內(nèi)容，可以直接調(diào)用 read() 方法，也可以采用 for-in 循環(huán)讀取：

# 方法2 with open('test.txt', 'r') as fr:print(fr.read()) # 方法3 讀取文件也可以采用 for-in 循環(huán)逐行讀取 with open('test.txt', 'r') as fr:for line in fr:print(line.strip())

2. 異常

Python 有兩種錯誤很容易辨認(rèn)：語法錯誤和異常。

語法錯誤也稱為解析錯，比如下面這個例子：

while Trueprint('hello')

會報(bào)錯誤，這里指出語法錯誤的地方，就是缺少非常重要的冒號 :

File "<ipython-input-41-b385275d6655>", line 1while True^ SyntaxError: invalid syntax

而異常，是運(yùn)行期檢測到的錯誤，即解析成功后，開始運(yùn)行時的錯誤，比如執(zhí)行除法操作時候，除數(shù)是 0 的情況；讀取文件的時候，文件路徑錯誤；變量沒有定義的情況等等。

異常處理

異常的處理，就是采用 try-exception 語句，例子如下：

def read_file(file_name):file_contents = Nonetry:with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as f:file_contents = f.read()except FileNotFoundError:print('無法打開指定的文件!')except LookupError:print('指定了未知的編碼!')except UnicodeDecodeError:print('讀取文件時解碼錯誤!')else:print('讀取文件成功')finally:print('程序執(zhí)行完畢')return file_contents

上述代碼中，try 語句是這樣執(zhí)行的：

• 先執(zhí)行 try 語句，即 try 和 except 之間的句子
• 如果沒有異常發(fā)生，就忽略 except ，然后按順序執(zhí)行 else 語句，finally 語句
• 如果發(fā)生異常，那就忽略 try 語句中發(fā)生異常部分后面的代碼，然后執(zhí)行和異常類型一樣的 except 語句，之后執(zhí)行 finally 語句
• 如果一個異常沒有與任何的 except 匹配，那么這個異常將會傳遞給上層的 try 中。

一個 try 語句可能包含多個 except 子句，分別來處理不同的特定的異常。最多只有一個分支會被執(zhí)行。

處理程序?qū)⒅会槍?yīng)的 try 子句中的異常進(jìn)行處理，而不是其他的 try 的處理程序中的異常。

一個 except 子句可以同時處理多個異常，這些異常將被放在一個括號里成為一個元組，例如:

except (FileNotFoundError, LookupError, UnicodeDecodeError) as e:print(e)

上述情況，可以添加一個 except 語句，忽略異常的名稱，它將被當(dāng)作通配符使用。你可以使用這種方法打印一個錯誤信息，然后再次把異常拋出，如下所示：

import sysdef read_file2(file_name):file_contents = Nonetry:with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as f:file_contents = f.read()except (LookupError, UnicodeDecodeError) as e:print(e)except:print('發(fā)生了未知的錯誤', sys.exc_info()[0])else:print('讀取文件成功')finally:print('程序執(zhí)行完畢')return file_contents

不過，其實(shí)還有一種比較偷懶的寫法，直接用 Exception 捕獲所有異常：

import sys def read_file3(file_name):file_contents = Nonetry:with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as f:file_contents = f.read()except Exception as e:print(e)else:print('讀取文件成功')finally:print('程序執(zhí)行完畢')return file_contents

當(dāng)然，推薦的寫法還是前面幾種寫法，這樣可以針對不同異常情況有不同的做法。

另外，這里的 else 語句是 try 語句執(zhí)行成功后，繼續(xù)執(zhí)行的語句，而 finally 則是無論是否發(fā)生異常，都會執(zhí)行的語句，它是定義了無論任何情況都會執(zhí)行的清理行為。

有一些方法是有預(yù)定義的清理行為，比如說上述說到的關(guān)鍵詞 with 語句，就定義了無論文件操作如何，都會執(zhí)行關(guān)閉文件對象的行為

這兩個語句是可選擇的，不是使用的語句。

拋出異常

上述的異常處理，在出現(xiàn)異常后，是可以繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的代碼(try-exception 后面的語句)，即不會終止程序的執(zhí)行，但如果希望發(fā)生異常就終止程序運(yùn)行，可以采用 raise 關(guān)鍵字，如下代碼所示：

try:with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as f:file_contents = f.read() except Exception as e:print(e)raise

或者如下所示，raise 后面加上指定的異常名稱和參數(shù)

raise NameError('HiThere')

最后，更多異常處理的例子可以查看 《總結(jié)：Python中的異常處理》，文章給出了關(guān)于異常的最佳實(shí)踐：

只處理你知道的異常，避免捕獲所有異常然后吞掉它們。

拋出的異常應(yīng)該說明原因，有時候你知道異常類型也猜不出所以然。

避免在 catch 語句塊中干一些沒意義的事情，捕獲異常也是需要成本的。

不要使用異常來控制流程，那樣你的程序會無比難懂和難維護(hù)。

如果有需要，切記使用 finally 來釋放資源。

如果有需要，請不要忘記在處理異常后做清理工作或者回滾操作。

3. 更多文件和異常的例子

介紹完文件和異常，接下來介紹更多的文件操作，搭配異常處理。

寫入文件

寫入文件，只需要設(shè)置文件打開模式是寫入模型，即 w ，代碼例子如下所示，這里實(shí)現(xiàn)讀取一個文件的內(nèi)容，然后寫入到一個新的文件中。

def save_to_file(input_file, outputfile, write_mode='w'):file_contents = read_file(input_file)try:with open(outputfile, write_mode, encoding='utf-8') as fw:fw.write(file_contents)except IOError as ioerror:print(ioerror)print('寫入文件出錯') input_file = 'test.txt' output_file= 'new_test.txt' save_to_file(input_file, output_file, write_mode='w')

讀取二進(jìn)制文件

讀寫文本文件的例子都有了，接下來就是二進(jìn)制文件的讀取和寫入，這里實(shí)現(xiàn)一個復(fù)制圖片文件的功能，如下所示，讀取和保存圖片時候，采用的文件模型分別是 rb 和 wb 。

def copy_image_file(input_image, output_image):try:with open(input_image, 'rb') as img1:data = img1.read()print(type(data))with open(output_image, 'wb') as out:out.write(data)except FileNotFoundError as e:print('指定的文件無法打開--{}'.format(input_image))except IOError as e:print('讀寫文件出現(xiàn)錯誤')finally:print('程序執(zhí)行結(jié)束')

使用例子：

import matplotlib.pyplot as plt from PIL import Image import numpy as np input_image = 'example.jpg' output_image = 'copyed.jpg' copy_image_file(input_image, output_image)

采用的用于復(fù)制的圖片如下所示：

這里，在 jupyter notebook 中展示圖片的代碼如下：

%matplotlib inline img = Image.open(input_image) print(np.asarray(img, dtype=np.uint8).shape) plt.imshow(img);

這里最好一行代碼 plt.imshow(img)，如果不加分號，會輸出圖片變量的信息，即 <matplotlib.image.AxesImage at 0x1d0d1161dd8>，然后再顯示圖片，而加分號，則直接顯示圖片。

讀寫 JSON 文件

上述介紹了如何保存文本數(shù)據(jù)和二進(jìn)制數(shù)據(jù)到文件中，但如果我們希望保存的是列表或者字典的數(shù)據(jù)，那么可以選擇采用 JSON 格式。

JSON 是 JavaScript Object Notion 的縮寫，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于跨平臺跨語言的數(shù)據(jù)交換，因?yàn)樗羌兾谋?#xff0c;任何編程語言都可以狐貍純文本。更多關(guān)于它的介紹，可以查看官網(wǎng)–http://json.org/

JSON 的數(shù)據(jù)類型和 Python 數(shù)據(jù)類型的對應(yīng)關(guān)系分別如下面兩張表所示：

JSON->Python:

JSONPython

object	dict
array	list
string	str
number(int / real)	int / float
true / false	True / False
null	None

Python->JSON

PythonJSON

dict	object
list, tuple	array
str	string
int, float, int- & float-derived Enums	number
True / False	true / false
None	null

在 Python 中，使用 json 庫就可以保存或者讀取 JSON 格式的文件，代碼例子如下：

import json # 先生成一個json文件 test_dict = {'name': 'python','age': 40,'package': ['os', 'json', 'sys'],'features': {'data_analysis': ['pandas', 'matplotlib'],'deep_learning': ['scikit-learn', 'tensorflow', 'pytorch', 'keras']} } try:with open('test_data.json', 'w', encoding='utf-8') as fw:json.dump(test_dict, fw, indent=4, separators=(',', ': ')) except IOError as e:print(e) finally:print('程序執(zhí)行完畢')

這是一個保存為 JSON 文件的代碼，調(diào)用 dump() 方法，然后讀取代碼如下所示：

# 讀取 json 文件 try:with open('test_data.json', 'r') as fr:contents = json.load(fr)for key, val in contents.items():print('{}: {}'.format(key, val)) except IOError as e:print(e) print('讀取完畢')

這里調(diào)用方法 load() 方法。

在 json 庫中比較重要的是下面四個方法：

• dump ：將 Python 對象按照 JSON 格式序列化到文件中
• dumps ：將 Python 對象處理為 JSON 格式的字符串
• load：將文件中的 JSON 數(shù)據(jù)反序列化為 Python 對象
• loads：將字符串內(nèi)容反序列化為 Python 對象

這里面，只要方法以 s 結(jié)尾，那就是和字符串有關(guān)系，而如果不帶，那就是和文件有關(guān)系了。

這里的序列化和反序列化，其中序列化就是指將數(shù)據(jù)結(jié)果或者對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可以存儲或者傳輸?shù)男问?#xff0c;也就是一系列字節(jié)的形式，而從這些字節(jié)提取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作，就是反序列化。

在 Python 中，序列化和反序列化還可以采用 pickle 和 shelve 兩個庫，但它們僅適用于 Python，不能跨語言。

刪除文件或者文件夾

對于刪除文件，可以采用這兩種方法，分別用到 os 和 pathlib 兩個模塊

• os.remove()
• pathlib.Path.unlink() ，這個方法也可以刪除鏈接

刪除文件夾有三種方法，不過前兩者都只能刪除空文件夾

• os.rmdir() 只能刪除空的文件夾
• pathlib.Path.rmdir() 刪除空文件夾
• shutil.rmtree() 可以刪除非空文件夾

4. pathlib 模塊

最后介紹一個在 Python 3.4 版本加入的新模塊–pathlib ，這是一個可以很好處理文件相關(guān)操作的模塊。

首先對于文件路徑，最大的問題可能就是 Unix 系統(tǒng)和 Windows 系統(tǒng)采用的斜杠不同，前者是 / ，而后者是 \ ，因此之前的處理文件路徑拼接的方式，可以采用 os.path.join 方法，例如：

data_folder = 'source_folder/python/' file_path = os.path.join(data_folder, 'abc.txt') print(file_path) # 輸出 source_folder/python/abc.txt

但現(xiàn)在有了一個更加簡潔的方法，就是采用 pathlib 模塊的 Path 方法，如下所示：

from pathlib import Path data_folder = Path('source_folder/python/') file_path = data_folder / 'abc.txt' print(file_path) # 輸出 source_folder\python\abc.txt

需要注意兩件事情：

采用 pathlib 的方法，應(yīng)該使用 / 斜杠，Path() 方法會自動根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)修改斜杠，比如上述例子就更改為 Windows 的 \\

文件路徑的拼接，直接采用 / 即可，不需要再寫成 os.path.join(a,b) ，更加方便簡潔。

當(dāng)然，pathlib 并不只是有這個用途，它還可以完成更多事情：

讀取文件內(nèi)容不需要打開和關(guān)閉文件，如下所示，直接調(diào)用 read_text 方法即可讀取內(nèi)容

data_folder = Path('./') file_path = data_folder / 'test.txt' print(file_path.read_text())

pathlib 可以更加快速容易實(shí)現(xiàn)大部分標(biāo)準(zhǔn)的文件操作，如下所示，分別執(zhí)行打印文件路徑，文件后綴，文件名（不包含文件后綴部分）、判斷文件是否存在的四個操作。

filename = Path('./test.txt') print(filename.name) # 輸出 test.txt print(filename.suffix) # 輸出 .txt print(filename.stem) # 輸出 testif not filename.exists():print('file does not exist!') else:print('file exists')

可以顯式將 Unix 路徑轉(zhuǎn)換為 Windows 形式的：

from pathlib import PureWindowsPath filename = Path('source/test.txt') path_on_windows = PureWindowsPath(filename) print(path_on_windows) # 輸出 source\test.txt

當(dāng)然，對于上述代碼，如果希望安全的處理斜杠，可以顯式定義為 Windows 格式的路徑，然后 pathlib 會將其轉(zhuǎn)換為可以在當(dāng)前系統(tǒng)使用的形式：

filename = PureWindowsPath('source/test.txt') correct_path = Path(filename) print(correct_path) # 在 windows 輸出 source\test.txt # 在 Mac/Linux 輸出 source/test.txt

最后，還可以利用 pathlib 將相對路徑的文件解析生成如 file:// 形式的 urls，如下所示：

import webbrowser filename = Path('./test.txt') webbrowser.open(filename.absolute().as_uri())

當(dāng)然，pathlib 的用法還有不少，更多的用法可以查看官網(wǎng)的介紹：

https://docs.python.org/3/library/pathlib.html

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參考

• Python3 File(文件) 方法
• Python3 錯誤和異常
• Day11–文件和異常
• JSON 的官方網(wǎng)站
• 《總結(jié)：Python中的異常處理》
• https://stackoverflow.com/questions/6996603/delete-a-file-or-folder
• https://medium.com/@ageitgey/python-3-quick-tip-the-easy-way-to-deal-with-file-paths-on-windows-mac-and-linux-11a072b58d5f
• https://docs.python.org/3/library/pathlib.html

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小結(jié)

本文簡單介紹 Python 文件和異常的知識點(diǎn)，如何讀寫文本文件、二進(jìn)制文件和 json 文件，然后異常處理，最后介紹一個新的處理文件相關(guān)操作的模塊 pathlib .

此外，本文的代碼都上傳到我的 github 上了：

https://github.com/ccc013/Python_Notes/blob/master/Practise/file_and_exception_example.ipynb

歡迎關(guān)注我的微信公眾號–算法猿的成長，或者掃描下方的二維碼，大家一起交流，學(xué)習(xí)和進(jìn)步！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Python基础入门6_文件和异常的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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